[发明专利]一种高性能锂电池钛酸锂负极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种高性能锂电池钛酸锂负极材料及其制备方法。

背景技术

作为锂离子电池负极材料-钛酸锂，由于钛酸锂的高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特点，成为新一代锂离子电池的负极材料而被广泛应用在新能源汽车、电动摩托车和要求高安全性、高稳定性和长周期的应用领域。(1)它为零应变材料，循环性能好(2)放电电压平稳，而且电解液不致发生分解，提高锂电池安全性能;(3)与炭负极材料相比，钛酸锂具有高的锂离子扩散系数，可高倍率充放电等(4)钛酸锂的电势比纯金属锂的高，不易产生锂晶枝，为保障锂电池的安全提供了基础。但是也存在一定的缺点，例如相对其他类型的锂离子动力电池能量密度会低一些；相对其他类型的锂离子动力电池价格偏高；电池一致性仍存在差异等，还有待进一步研发。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能锂电池钛酸锂负极材料及其制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种高性能锂电池钛酸锂负极材料，由下列重量份的原料制成：钛酸锂400、石墨3-4、纳米铜粉2-3、纳米铝粉1-2、十二烷基苯磺酸钠2-3、改性银粉4-5、水适量；

所述改性银粉由下列重量份的原料制成：银粉100、纳米碳1-2、木薯淀粉1-2、铝矾土2-3、硅藻土2-3、甲基三乙氧基硅烷1-2、碳化硅2-3、氮化铝1-2、ZnO1-2、Nb₂O₅1-2；将各原料混合均匀，加热至50-55℃，研磨1-2小时，分散均匀成粉体，送入煅烧炉中在510-530℃下烧结2-3小时即得。

本发明所述高性能锂电池钛酸锂负极材料，由以下具体步骤制成：将除改性银粉外的其它原料混合，加入适量水，研磨2-3小时得到200-400目浆料，喷雾干燥，烘干后，与改性银粉混合，加入相当于粉体总重量2-3%的聚乙烯蜡粉，搅拌均匀，在12-15Mpa压力下压制成坯，放入煅烧炉中在700-730℃下煅烧4-5小时，取出，冷却，粉碎成300-400目粉末即可。

本发明的有益效果是：本发明添加改性银粉，使其具有很好的电池动力学性能、循环性能和高倍率充放电容量，从而提高了以该材料作为负极材料的锂离子电池性能；本发明表现出了优异的充放电性能，而且循环稳定性和高倍率下充放电性能也提高了很多，工艺简单易行，可用于工业化制备高性能锂离子电池电极材料。

具体实施方式

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种高性能锂电池钛酸锂负极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：钛酸锂400、石墨3、纳米铜粉2、纳米铝粉1、十二烷基苯磺酸钠2、改性银粉4、水适量；

所述改性银粉由下列重量份（公斤）的原料制成：银粉100、纳米碳2、木薯淀粉2、铝矾土2、硅藻土3、甲基三乙氧基硅烷1、碳化硅2、氮化铝1、ZnO1、Nb₂O₅1-2；将各原料混合均匀，加热至50-55℃，研磨1-2小时，分散均匀成粉体，送入煅烧炉中在510-530℃下烧结2-3小时即得。

本发明所述高性能锂电池钛酸锂负极材料，由以下具体步骤制成：将除改性银粉外的其它原料混合，加入适量水，研磨2-3小时得到200-400目浆料，喷雾干燥，烘干后，与改性银粉混合，加入相当于粉体总重量2-3%的聚乙烯蜡粉，搅拌均匀，在12-15Mpa压力下压制成坯，放入煅烧炉中在700-730℃下煅烧4-5小时，取出，冷却，粉碎成300-400目粉末即可。

本发明钛酸锂材料，作为锂离子电池的负极，以磷酸铁锂材料作为正极组装成圆柱形14500 电池，采用磷酸铁锂过量，按照本发明钛酸锂计，其首次充电比容量＞ 175mAh/g，放电比容量＞ 160mAh/g，循环性能优异，而且其10C 倍率放电比容量大于130mAh/g，其振实密度为0.9-1.5g/cm3，比表面积为0.1-10m2/g，压实密度为2.1-2.5g/cm3，粘接性能良好，适合大规模生产应用。